Слияния нейтронных звезд прольют свет на природу кварковой материи
За последнее десятилетие нейтронные звезды и их слияния стали для физиков главной «лабораторией» для изучения взаимодействий в плотной кварковой материи. Ученые довольно далеко продвинулись в понимании процессов внутри самих нейтронных звезд. Но что происходит с материей, когда такие звезды сливаются? Ученые нашли способ это смоделировать.
Нейтронные звезды — массивные и компактные остатки старых звезд, которые образуются после вспышки сверхновой. В двойных звездах порой оба светила превращаются в нейтронные звезды. Иногда их остатки сближаются и сливаются, создавая мощные гравитационные волны. От близкого гравитационного взаимодействия друг с другом звезды нагреваются, форма их искривляется, материя внутри сжимается еще больше. В таких экстремальных условиях протоны и нейтроны распадаются, образуя кварковую материю. Кстати, по расчетам, с вероятностью 80-90 процентов такая материя есть и внутри «спокойных» нейтронных звезд. И пока исследователи не понимают, как работать с этой материей даже в рамках теоретических расчетов.
Астрофизикам важно понимать, как ведет себя кварковая материя на последнем этапе слияния двух нейтронных звезд, чтобы правильно расшифровывать гравитационные волны от таких событий.
«Для теоретиков описание слияний нейтронных звезд — крайне сложная задача, потому что, исходя из опыта, все традиционные теоретические методы так или иначе ломаются в этих экстремальных, зависящих от времени системах», — объяснил профессор Алекси Вуоринен (Aleksi Vuorinen) из Хельсинкского университета (Финляндия).
Чтобы расшифровать гравитационные волны, нужны точные модели слияний нейтронных звезд. Для создания этих моделей необходимы формулы диссипации (рассеяния) и распределения энергии в материи нейтронной звезды в таких экстремальных условиях. Их главный коэффициент — объемная вязкость, описывающая потери энергии в системе, плотность в которой регулярно меняется, то есть материя в ней сжимается и разжимается. Именно это происходит с кварковой материей внутри близко кружащихся нейтронных звезд.
Объемная вязкость кварковой материи сильно зависит от взаимодействий между кварками. Тем не менее разброс значений тут меньше, чем между кварковой и ядерной материей. Значит, по объемной вязкости можно выявлять образование кварковой материи в слияниях нейтронных звезд.
В новой работе, опубликованной в Physical Review Letters, ученые вывели объемную вязкость кварковой материи по двум теориям: голографической дуальности и теории возмущений. В первой метод не позволяет напрямую описать кварковую материю, зато он работает на модели с почти теми же свойствами. Вторая теория как раз работает с кварковой материей, но только когда та находится в еще более плотном состоянии, чем в нейтронных звездах.
Авторы работы определили термодинамический отклик кварковой материи на изменения в соотношениях ароматов кварков. Оказалось, что внутри нейтронных звезд (в диапазоне их температур и плотностей) именно взаимодействия и изменения ароматов кварков определяют зависимость кварковой материи от температуры. По этим теоретическим расчетам исследователи вывели формулу объемной вязкости для кварковой материи.
Важно, что две рассмотренные учеными теории дали схожие формулы. Так удалось подтвердить, что пик объемной вязкости кварковой материи происходит при более низких температурах, чем у ядерной материи. Полученные формулы позволят создать точные модели слияния нейтронных звезд.
«Также эти выводы помогут интерпретировать результаты наблюдений. Мы можем, к примеру, найти эффекты вязкости в будущих данных по гравитационным волнам, и их отсутствие покажет нам, что в слиянии нейтронных звезд образовалась кварковая материя», — объяснил Нико Джокело, один из авторов новой работы.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии